[发明专利]滤筛组件以及制造滤筛组件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于泥浆振动筛或振动分离器的滤筛组件以及一种制造滤筛组件的方法。

背景技术

在油井或气井结构中钻井孔中，钻头被布置在钻柱的端部上，使钻头旋转以穿过地层钻出井孔。被称为“钻井泥浆”的钻井流体经由钻柱被泵送到钻头，以润滑该钻头。钻井泥浆还用来将钻头产生的钻屑以及其他固体通过形成于钻柱与井孔之间的环形空间而运送到地面。钻井泥浆的密度被严密控制，以防止井孔坍塌，并且确保最佳地完成钻井。钻井泥浆的密度影响钻头的进尺速度。通过调整钻井泥浆的密度，使进尺速度在对井孔坍塌可能不利的情况下改变。钻井泥浆还可携带漏失的用于密封井孔的多孔部段的循环材料。也可根据钻进所通过的地层层理的类型来调整钻井泥浆的酸性。钻井泥浆包含特别昂贵的合成油基润滑剂，并且因而通常回收和再利用已用过的钻井泥浆，但是这尤其要求从钻井泥浆中移除固体。这通过处理钻井泥浆来实现。该处理的第一部分是将固体从含固体的钻井泥浆中分离出。这至少部分地通过振动分离器来实现，所述振动分离器诸如是美国专利US 5,265,730、WO 96/33792和WO 98/16328所公开的那些泥浆振动筛。另外的处理设备（诸如离心机和旋流分离器）可用来进一步清洗固体的泥浆。所述固体被遮盖在污染物和残渣中。使30m³到100m³的钻井流体在井孔中循环并不稀奇。

所产生的固体（在此称为“钻井钻屑”）被处理以将基本上全部残渣和污染物从该固体中移除。然后，固体可被丢弃到废渣填埋场中，或者在海洋处倾倒到固体所来自的环境中。可替代地，所述固体可用作建筑工业的材料，或者具有其他工业用途。

泥浆振动筛通常包括底部敞口的筐，该筐具有一个敞口的排放端部和实心壁的进给端部。多个矩形滤筛布置在筐的敞口底部上方。滤筛可以是基本上平面的或者具有稍微的隆起。筐布置在用于接收所回收的钻井泥浆的接收器上方的弹簧上。箕斗（skip）或沟渠设置在筐的敞口排放端部下方。电机固定至筐，并且具有设置有偏置配重块的驱动转子。在使用中，电机使转子和偏置配重块旋转，这导致了筐以及固定到筐上的滤筛振动。含固体的泥浆在筐的供给端部处被引入到滤筛上。振动运动使得钻井泥浆与固体分离，钻井泥浆穿过滤筛而固体处于滤筛上。振动运动还使得固体沿着滤筛朝向敞口的排放端部运动。回收的钻井泥浆被接收在接收器中用于进一步处理，而固体经过筐的排放端部而进入到沟渠或箕斗中。

矩形滤筛可以布置成与水平面成一角度，诸如从泥浆振动筛的供给端部到排放端部倾斜7度。该角度是可调整的。滤筛通常固定在筐中，并且筐可调整以调整滤筛相对于水平面的角度。含固体的钻井流体的流动在倾斜的滤筛上形成了池。振动机构的动作使得固体攀爬倾斜的滤筛到达振动筛的排放端部，并且进入到沟渠或箕斗中。

通常，导致圆形振动的振动机构将趋于将固体从滤筛以圆形运动抛入空中，其常常用在具有平面滤筛筛板（deck）的泥浆振动筛中。导致椭圆形运动的振动机构将使得固体在椭圆最长弦的方向上运动，其常常用在具有倾斜滤筛筛板的泥浆振动筛中，从而在使用中促使固体沿着倾斜滤筛筛板向上运动。具有导致非常扁椭圆形运动的振动机构的泥浆振动筛被称为线性泥浆振动筛，其导致了固体沿着滤筛快速运动，尽管滤筛由于固体在与滤筛相遇时突然减速而趋于承受更快的退化。

当处理钻井流体时，在泥浆振动筛中使用的滤筛经历了很大的加速度值以及很重的负载。为了引起穿过滤筛的通过量以及在滤筛上方传送固体以用于排放，需要很大的加速度值。

泥浆振动筛的振动驱动装置被限制尺寸，以基于组件的总质量产生最优的行程轮廓线（stroke profile），该组件包括振动驱动装置、筐、滤筛和其中的含固体的钻井流体，即，所有被振动的部件，实质上是簧载质量。滤筛被夹紧或者紧固到筐，并且滤筛支撑要被处理的含固体的钻井流体。

引入到组件中的运动典型地是简谐运动，由此从其最低点开始，振动驱动器、筐、滤筛和含固体的钻井流体通过下述方式被典型地向上加速以进行椭圆形运动，该椭圆的最长弦设置在朝向筐前部的大约四十五度处：很大的正加速力朝向中部行程减小，在加速度值减小到零的情况下，于是负的减速发生，从而在行程顶部处将速度降低到最小值。在下行行程上重复该循环，表明了大的加速度值（正和负）在速度最小的行程的每个末端处发生，而加速度值在速度处于它们的最大值的行程的每个中点处为零。